Nuovi benefici grazie alle microalghe azotofissatrici che producono fertilizzanti organici di qualità
Attualmente i fertilizzanti rappresentano un ostacolo alla realizzazione di un’agricoltura più sostenibile, nonché alla sicurezza alimentare dell’Europa. Per produrre fertilizzanti a base di ammoniaca sono necessarie significative quantità di energia, che vengono in genere prodotte da combustibili fossili dannosi per il clima. I 150 milioni di tonnellate di ammoniaca prodotti a livello mondiale nel 2010 hanno generato oltre 450 milioni di tonnellate di CO2, ovvero circa l’1% delle emissioni globali di anidride carbonica. I fertilizzanti a base di questo composto possono inoltre compromettere la fertilità del suolo nel corso del tempo, al che si aggiunge il grave impatto subito dall’approvvigionamento europeo di fertilizzanti minerali a causa della guerra in Ucraina, che dipendeva in gran parte dalle importazioni russe. Tuttavia, i prodotti biologici più ecologici si rivelano spesso inadeguati allo scopo. «Più costosi dei fertilizzanti chimici e in grado di garantire prestazioni inferiori, i prodotti organici semplicemente non offrono un’alternativa commerciale per il settore dell’agricoltura di precisione in rapido sviluppo», afferma Lior Hessel, coordinatore del progetto Cyanobacteria. Il progetto ha sviluppato una biotecnologia basata su alghe verdi-azzurre e alimentata dal sole allo scopo di fornire fertilizzanti liquidi di alta qualità. Il processo è gestito attraverso la tecnologia di monitoraggio del progetto, nota come AlgaeNite. «Oltre a essere efficace per la crescita delle piante, la nostra produzione di fertilizzanti è pressoché innocua dal punto di vista dell’inquinamento: grazie al ridotto fabbisogno di energia elettrica proveniente da fonti rinnovabili, infatti, è praticamente neutrale in termini di generazione di gas a effetto serra», aggiunge Hessel, attivo presso la società che ha ospitato il progetto, Go Green FoodTech (nota come Growponics a livello globale).
La tecnologia delle microalghe
I cianobatteri utilizzano la luce solare per fissare l’azoto dall’aria, che viene poi estratto e ossidato dai batteri al fine di produrre nitrato da impiegare come fertilizzante. L’acqua necessaria per la crescita delle microalghe viene riciclata e la CO2 emessa tramite il processo di ossidazione viene ulteriormente usata per la crescita delle microalghe. «Il processo ha anche prodotto una maggiore quantità di “azoto disponibile”, ovvero quello necessario alla crescita delle piante, rispetto a quanto generato dai fertilizzanti organici convenzionali», osserva Hessel. «Le nostre colture trattate con biofertilizzanti hanno ottenuto la stessa resa di quelle coltivate con fertilizzanti chimici di alta qualità.»
Monitorare per ottimizzare
Per testare la tecnologia, il team ha costruito un fotobioreattore con capacità di 3 000 litri presso lo stabilimento di Growponics situato a Kfar Bialik, in Israele, un impianto che ha prodotto una quantità di fertilizzante sufficiente ad alimentare in modo continuo un’unità idroponica di circa 800 metri quadrati. Il progetto ha inoltre sviluppato un sistema di gestione chiamato AlgaeNite che si avvale di sensori e telecamere per raccogliere dati sullo stato dei bioreattori, successivamente analizzati dall’intelligenza artificiale in modo da poter fornire agli utenti finali i risultati loro necessari per semplificare il proprio processo decisionale.
L’avvento dell’agricoltura di terza generazione
In seguito al completamento del progetto, avvenuto l’anno scorso, Growponics si è orientata verso una soluzione in grado di offrire alle serre bioreattori autonomi per la coltivazione di proteine vegetali che non richiedono competenze interne, né attrezzature o infrastrutture aggiuntive. Il sistema AlgaeNite è già in uso presso serre di diverse località. «Abbiamo anche sviluppato un metodo per collocare gli inoculi starter all’interno in un prodotto simile alle capsule Nespresso che può essere spedito ai clienti, creando un concetto totalmente nuovo», aggiunge Hessel. Hessel ritiene che questo cambiamento di paradigma potrebbe inaugurare l’avvento dell’agricoltura di terza generazione: le microalghe, infatti, contengono oltre il 50% di proteine, generano emissioni nette pari a zero e hanno un basso costo, in quanto utilizzano la metà dell’acqua e meno del 10% della terra necessari per l’implementazione di altri metodi. Mentre il team esplora le opzioni pratiche per l’installazione di fotobioreattori volti alla produzione di proteine in luoghi particolarmente assolati, come i deserti, sono in corso tre prove pilota incentrate sull’idroponica. Le installazioni commerciali sono in fase di sperimentazione per soddisfare la domanda commerciale in ambito agro-alimentare di prodotti biologici presso aziende agricole di Growponics e di altre che ricevono finanziamenti da parte del governo locale nel Connecticut e in Florida, negli Stati Uniti. I primi risultati in tal ambito sono previsti per la fine del 2024. L’équipe prevede anche di costruire un impianto commerciale a grandezza naturale a Shaar Efraim, in Israele, che conterrà sia un sito per la produzione di biofertilizzanti semicommerciali, sia un campus di ricerca e sviluppo.
Parole chiave
Cianobatteri, ammoniaca, azoto, fertilizzante, agricoltura, biologico, suolo, alghe, bioreattori, emissioni, batteri